6ES7322-1CF00-0AA0性能参数

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1 前言

码垛机是包装码垛生产线上的重要设备，它对于提高整条线的处理速度起着关键的作用。随着企业集团化，生产规模化，要求码垛机具有较高的处理速度，1000袋/h的码垛机不再能够满足生产的需要，在这种情况下，一方面需要研制新型的高速码垛机，另一方面需要对传统的码垛机进行高速化改造。

在对传统码垛机的改造过程中，需要在无包的情况下，对其过程时间参数进行测量，以便对原码垛机的这些参数有个正确的认识。出于程序保护的原因，往往原有程序是不允许改动的，在这种情况下，只能另外采用一个可编程控制器，通过采集原过程的始末信号来测定过程时间。然而，在无包的情况下，采用这种测量方法测量开关门时间却得不到正确的结果，原因在于在有包的情况下和在无包的情况下运行的过程是不同的，本文将分析这两种过程不同的原因，并提出一种新的测量方法即模拟输入信号测量法。

2 高位码垛机开关门时间的物理意义

所谓开关门时间是指滑板门从开始开到关至关位所经历的时间，该参数是计算换垛时间的一个非常重要的参数。

在有包运行的情况下，当门开至开位时，压板压包到托盘上并随升降台的层降而继续下降，当下位信号点燃时，升降台停止下降且气缸回程，当上位信号点燃时，门关至关位，因而开关门时间包括4部分：开门时间、层降时间、程时间和关门时间。然而测量是在无包的情况下进行的，在这种情况下，当门开至开位时，气缸迅速下降，在极短的时间内点燃下位信号而回程，而液压升降台层降需要一个启动时间，不可能在这极短的时间内完成启动动作，导致层降过程无法进行，因而这时的开关门时间只包括3部分：开门时间、回程时间和关门时间，而没有层降时间这一部分，无法再现所测的开关门时间内的真实的运行过程，使我们试图测量开关门时间的实验限于困境。

3 开关门时间的模拟输入测量原理

由上可知，开关门时间测量的困难的根源在于气缸的下位信号过早点燃，使得升降台还来不及层降气缸便回程了。在这种情况下，不得不取消这一阻碍再现真实运行过程的输入信号，然后模拟一个这样的信号取而代之，这就存在一个如何模拟的问题。

在有包运行的情况下，气缸是在升降台层降一定距离点燃下位信号后才回程的。如果我们能够在有包的情况下测得升降台的层降时间t，那么在无包运行且取消了下位信号的情况下，当门开至开位时，压板压在托盘上并随升降台下降，同时启动定时器，当定时器的定时时间为t时，便让测量,PLC发出一个输出信号驱动一个中间继电器，通过让该中间继电器的触点信号模拟气缸下位信号的方法，使得气缸在升降台层降所要求的距离后才回程。这样，在运行的情况下，克服了液压启动的滞后性的限制，实现了真实的运行过程，获得了所需要的开关门时间，具体实现电路，如图2示。

从图2可以看出，为了测得开关门时间，由开门信号Q6.1驱动中间继电器KA50,S7–214测量PLC采集KA50的触点信号作为计量的起点信号，采集高位码垛机PLC有D11输入模块的滑板关位信号10.3作为计时的终点信号，从而测得开关门时间。在运行的情况下，当液压升降台层降时，Q6.2输出位为1，中间继电器KA52通电，这时，S7–214测量PLC的输入信号10.1有效，在10.1有效所需要的时间后，给测量PLC的输出端Q0.1以输出信号，从而驱动中间继电器KA51,KA51的触点信号被采集入高位码垛机PLC的D12输入模块的11.3端口。

在连线时，必须拆除高位码垛机PLC的输入模块D12上的下位信号线11.3,这样，便用模拟的输入信号取代了实际的输入信号。当11.3有效时，在原程序的控制下，压紧气缸回升，回升到位后，滑板门关闭，达关位时，S7-214的输入端口10.3有效，从10.2有效到10.3有效所经历的时间，就是所测的开关门时间。
4 结论

介绍了一种时间参量的测量方法即模拟输入测量法，这种测量方法是在高位码垛机高速化改造的实践基础上提出的，测量在运行的条件下进行，由于液压启动的滞后性，导致下位信号成为再现有包运行过程的障碍，在这种情况下，取消该输入信号，用模拟信号取而之代，从而测得真实的时间参数。自从1969年**台可编程控制器(简称PLC)在美国问世以来,在工业控制中得到广泛的应用。近年来,我国在石油、化工、机械、轻工、发电、电子、橡胶、塑料加工等行业工艺设备的电气控制中,越来越多地采用PLC控制,并取得了显著的效果,深受各行业的欢迎。我厂于1996年开始生产可编程序控制器及人机界面并应用在硫化机上,至今使用情况一直良好。下面以FC系列可编程序控制器为例,谈一谈PLC在硫化机上的应用。

1．FC系列可编程序控制器的特点

(1)系统构成灵活。

(2)可靠性高,抗干扰性能强,环境适应性好。

(3)功能强。

(4)指令丰富,速度,快,编程简捷。

(5)故障诊断能力强,具有自诊断功能。

(6)多样化的通信功能。

2在硫化机上使用可编程序控制器的优点

(1)简化输入设备及其本身的接线,如**转换开关、按钮等可从复杂的多组组合简化为单组组合。限位开关、按钮等的接线可只接一组接点(常开或常闭),另一种状态可通过PLC内部识别,这样大大地降低了外围设备的接线姓。

(2)用软件代替继电器的倾接线.改变控制要求方便。PLC采用有微型计算机为核心的电子线路,是多种电子式继电器、定时器和计数器的组合体,它们之间的连线(即内部接线)通过指令用编程器进行.如果按照现场要求改变控制方式,修改控制线路,只需用编程器对指令进行修改即可,十分方便。

(3)用半导体元件将继电器有触点控制改为PLC无触点控制,大大提高了。J靠性相稳定性,将原继电器盘控制装町的故障,如继电器线圈烧坏、线圈粘连、线阁吸合不紧、接点脱落等继电器本身的故障。

(4)扩展I/0饥架有两种电源型号选择:①使用100～120VAC或200～240VAC电源;②使用24VDC电源。输入设备如按钮、选择开关、行程开关、压力调节器等可用24VDC电源作为信号源,这样可避免由于生产环境温度过高而造成行程开关、压力调节器等短路现象,提高了维修工人的安全性,降低了维修工作埠。输出端可通过200～240VDC电源直接驱动电磁阀、接触器等输出负载。

(5)除了有CPU错误、电池错误、扫描时间错误、存贮器错误、Hostink错误、远程I/O错误等自诊断功能和能判断PC机自身故障外,对应于I/O每一个点都有信号指示灯,指示I/0的0N/OFF状态,根据I/O指示灯的显示可准确、快捷地判断PLC外围设备的故障。

(6)根据控制要求,可方便地构成较合适的系统,且便于扩展。如果硫化机需增加和改进外围控制系统,在主CPU上再加扩展元件,以后设备需联网,可很方便地构成系统。

3如何给硫化机编程

(1)确认硫化机正常运行的整个过程必须做那些动作,以及它们之间的相互关系。

(2)确定行程开关、按钮等作为发送输入信号到PLC的输入设备所需的输入点数;电磁阀、接触器等作为接收来自PLC输出信号的输出设备所需的输出点数。然后给每一个输入和输出点*一个I/0位,同时分配“内部继电器”(M)或工作位和计时器/计数器。

(3)根据输出设备之间的相互关系和控制对象必须动作的顺序(或时间),画出梯形图。

(4)如果使用PC(个人电脑),HMI(人机界面)或FCP30(PLC编程软件)就可以直接用梯形图逻辑编PLC程序。

(5)利用PC检查程序,并纠正错误,然后试运行程序,并观察硫化机的运行,是否与我们的要求相一致,然后修改程序,直到程序较完善。

4硫化机自控系统的常见故障

采用PLC控制的硫化机故障率相当低,故障一般主要发生在下面几个方面。

(1)输入设备

象行程开关、按钮、转换开关经过多次反复动作后,会产生松动、不复位等现象,有的甚至会损坏。

(2)输出设备

由于环境潮湿和管路泄漏现象,使电磁阀进水,发生短路,烧坏电磁阀。信号灯也经常有烧坏的现象。

(3)PLC

由于输出设备多次短路,产生高电流,冲击PLC内部的输出继电器,而使输出继电器触点熔化而粘连在一起,损坏继电器。

5维护和保养

(1)在安装PLC时,必须远离下列环境:腐蚀性气体;温度剧烈变化;阳光直射;灰尘、盐和金属粉末。

(2)每组输出单元经220VAC输出,至少必须加一个2A250VAC的保险丝,当该保险烧断,一定要检查该组输出设备是否有异。若不检查就马上换上新保险,则易损坏输出单元的继电器。

(3)平时要注意观察电池报警指示灯,如果报闪,必须在一周内更换电池，电池平均寿命为8年(在室温25℃以下)。

(4)当CPU和扩展电源拆下检修后,安装接线时一定要接对,否则很容易烧坏CPU和扩展电源。

一、引言
自1959年世界上**片IC诞生后，微电子技术有了高速的发展，集成电路、印制电路板、可编程控逻辑器件等技术逐渐应用于智能仪器和自动化控制。由于集成电路（IC）的系统芯片种类繁多，体积大，设计周期长，费用高；印制电路板（PCB）上元件之间连线的交叉、重叠，不仅工艺复杂，又导致电连线的分布电容增大，加大了对前级电路的负载，增加了系统的干扰，同时PCB的多焊接点和双面布线的连接孔又导致系统的可靠性下降；而可编程控制器（PLC）是以微处理器为核心，综合了计算机技术、通信技术而发展起来的一种新型、通用的自动控制装置，具有结构简单、性能优越、可靠性高、灵活通用、易于编程、使用方便等优点，近年来在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到了广泛的应用。
应急发电机组用PLC控制有很多优点，它主要通过软件控制，从而省去了硬件开发工作，外围电路很少，大大提高了系统的可靠性与抗干扰能力；由于它简单易行的可编程序功能，无须改变系统的外部硬件接线，便能改变系统的控制要求，使系统的“柔性”大大提高。
二、主要设计功能
海上钻井平台一般设有单独的电站，在生产过程中如果主站因为故障突然停电，没有备用的电源继续供电，很可能造成事故。在应急情况下，应急电站应至少有能力向以下设备供电：
1、无线电通讯及航行信号灯设备。
2、重要区域照明，如逃生通道、中控室、无线电室等。
3、火灾及有毒气体报置。
4、井口防喷装置。
5、应急消防泵和舱底泵。
应急电站原动机一般采用一立冷却和供油系统的柴油机，并设有自启动装置，保证在主站失电后0-45秒内启动，应急电网通常为主电网的一部分，在正常情况下，这些用电设备由总配电板供电，只是在应急情况下由应急发电机组供电，因此在应急配电板上的应急发电机主开关与主开关向应急配电板供电的开关之间设有电气联锁，以保证安全。胜利七号平台配电系统见图1：
在正常电供电情况下， K13闭合使应急负载和应急照明线路作为正常线路的一部分正常工作，在正常电失电情况下，KT1-KT4、K13闸跳开，应急发电机EG启动后KE闭合向应急负载和应急照明送电。应急发电机组作为一个平台应急电源，应具备以下基本要求：
1、自动启动
当正常供电出现故障(断电)时，机组能自动启动、自动升速、自动合闸，向应急负载供电。
2、自动停机
当正常供电恢复，经判断正常后，控制切换开关，完成应急电到正常电的自动切换、然后控制机组降速到怠速、停机。
3、自动保护
机组在运行过程中，如果出现油压过低（小于0.3MP）、冷却水温过高（大于95度）、电压异常故障，则紧急停机，同时发出声光报警信号，如果出现水温高（大于90度）、油温高等故障。则发出声光报警信号，提醒维护人员进行干预。
4、三次启动功能
机组有三次启动功能，若**次启动不成功，经10秒延时后再次启动，若第二次启动不成功，则延时后进行第三次启动。三次启动中只要有一次成功，就按预先设置的程序往下运行；若连续三次启动均不成功，则视为启动失败，发出声光报警信号（也可以同时控制另一台机组起动）。
5、自动维持准启动状态
机组能自动维持准启动状态。此时，机组的自动周期性预供油系统、油和水的自动加温系统、蓄电池的自动充电装置投入
工作。
6、具备手动、自动两种操作模式。
三、控制系统的硬件设计
我国建造的海上石油装备，应急电源多采用135系列的柴油机组，下面就以此为例用PLC实现对柴油机自启动的控制。
电路设计见图2所示：
2、电路分析
设计说明：控制面板上有“手动/自动”选择旋钮， “停机/怠速/额定转速”选择旋钮、“启动”、“合闸”、“分闸”按钮，电机A带动凸轮开关ZK转动有3个位置ABC，分别对应停机/怠速/额定转速3个位置，也就是油门的3个位置。速度继电器、电压、水温、油压都是外部开关信号。
原始状态：柴油机油门杆控制电机处于“停机”状态，凸轮开关A闭合，B、C均断开。
一次启动过程：正常电失电后，经5秒确认，油门控制器动作，电机A正转将油门拉到“低速”位置，同时凸轮开关ZK动作使A断开，B闭合，电机B启动4秒钟，如柴油机发火运行，在速度上升到600-700转时传感器动作，电机A再次动作将油门拉到“全速”这时凸轮B、A断开，C、闭合，发电机开始发电，电压正常后合上主开关KE向负载供电。
三次启动过程：若一次启动未成功，则速度继电器仍处在原位，由PLC内部的定时器来进行控制进行再次启动，以10秒作为一个周期，三次启动时间约30秒，32秒后输出报警，
启动失败及柴油机组停机：启动失败后，系统进程50秒后，控制电机A反转，把油门拉回到“停机”位置，当正常电恢复时电机A反转，将油门拉回“停机”位置，柴油机缺油熄火。
3、根据所需的输入/输出点数选择PLC机型
根据自动化机组的控制要求，所需PLC的输入点数为14个，输出点数为6个。系统的控制量基本上是开关量，只有电压和转速是模拟量，为了降，可以通过电路把模拟量转换成开关量、如电压监测可以用电压保护器代替。这样可以选用不带模拟量输入的PLC。本系统选用西门子 S7-200小型可编程序控制器，可靠性高，体积小，输入点数为14个，输出点数为10个。电源、输入、输出电压均为24VDC。
4、分配PLC输入输出
根据自动化机组的控制要求和电气原理图，PLC输入、输出信号分配表见表1。
表1输入/输出分配表
四、软件设计
根据以上的分析画出流程图如图3根据自动化机组的控制流程和输入、输出分配表，画出一次启动成功时序图如下图：
根据以析编制出PLC控制的梯形图（采用SIEMENS STEP7-MICRO/WIN32绘制）如图所示：
五、结论
采用PLC控制的自动化柴油发电机组，硬件简单，技术经济指标好，经过在不同机组上使用，可靠性高，程序稍作修改，就可以满足用户不同的控制要求。